第一章 静电场
大学物理第一章 静电场
静止电荷的电场
本章是静电部分重点，主要讨 论如何描述电场，即从电荷在电场 中受力的角度建立电场强度的概念。 重点讨论用两种方法求场强分布。
1
一、基本概念
1. 电荷
(1) 种类 只有两种 (2) 电荷是量子化的(charge quantization ) 自然界物体所带电荷：q = ne (3) 电荷遵从守恒定律 (law of conservation of charge) (4) 电量是相对论不变量
dE
dq 4 o r
e 2 r
13
例2 均匀带电直线，带电量为q，长为L，
求空中任意一点P的场强。
解：
（1）取电荷元
q dq dl dl L
y
dq
（2）电荷元产生 元场强大小 1 dq dE 4 0 r 2
L
dl
r
o
x
P
14
dE
x
方向：与dq到场点的矢径 r
q 1 1 Ey 4 0 L x 2 ( L d )2 x2 d 2
式中：
x是场点到带电线的垂直距离
d 是垂足到直线下端点的距离(取绝对值)
17
（5）长直带电线周围任一点电场强度
大小:
E E E E E E
2 x 2 y 2 z 2 x
2. 数学表达式：
q1q2 F k 2 er r
er :
单位矢径
大小：等于1 方向：从施力电荷（场源） 指向受力电荷（场点） 3
1 k 8.988 1012 Nm 2 / c 2 4 o
o 8.8510 12 C 2 / Nm 2
3-1 第一章 静电场知识整理
第一章 静电场知识整理第一节 点和及其守恒定律1、 电荷间的作用规律：同种互斥，异种相吸。
2、 摩擦起电：由于物体间摩擦而产生的电荷转移，使物体带电的现象。
（毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电；丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电。
失去电子一方带正电，得到电子一方带负电，因为电子显负电性。
） 3、 接触起电：由于物体与带电物体接触而带电的现象。
（接触起电最终电荷分配情况很难确定，但起电物体所带电性是可以确定的，起电物体一般与带电物体显相同的电性。
若两物体完全相同，则电量平分。
） 4、 静电感应和感应起电静电感应：带电体靠近另一物体，使该物体表面电荷分布发生变化的现象。
感应起电：利用静电感应使物体带电的过程。
5、 电荷守恒定律：电荷既不能凭空产生，也不能消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体，在任何转移过程中，电荷的总量都不变。
原子结构：原子由原子核和核外电子构成，两者带等量异种电荷，原子核带正电，核外电子带负电，因此原子不显电性。
物体起电本质：电子得失（原子核相对稳定，电子较易转移，失电子带正电，的电子带负电。
） 6、 元电荷：电子所带电量，人们把这个最小的电荷量成为元电荷，e 表示，大小为1.6×10-19C 。
（元电荷只是一个电量，不分正负，不是物质，但电荷是有正负之分的；元电荷是最小电荷量，因此物体电荷量不能连续变化，是元电荷的整数倍。
） 比荷：电子的电荷量与电子质量之比，e/m 。
第二节 库仑定律1、 点电荷：两物体间距离远大于物体本身线度，因而忽略物体本身线度，把物体看作一点的带电体。
（实际不存在，一个理想模型，没形状，没大小。
物体间距足够大才能把物体看成点电荷。
） 2、 库仑定律：公式：F=k*(q1*q2)/r^2 （，电荷间相互作用力叫作静电力或库仑力,k 为静电力常量，大小等于9.0×10^9 N ·m2/C2） 适用条件：适用于真空点电荷方向：在两电荷连线上，同种相斥，异种相吸。
第一章 静电场(全章教案)
第一章静电场全章概述本章主要研究静电场的基本性质及带电粒子在静电场中的运动问题。
场强和电势是分别描述电场的力的性质和能的性质的两个物理量。
正确理解场强和电势的物理意义，是掌握好本章知识的关键。
本章的其他内容，如导体在电场中的静电感应现象和静电平衡问题，实质上是电场中力的性质研究的继续；电势差、电场力的功、电势能的变化等是电场的能的性质讨论的延伸；带电粒子在电场中的运动问题则是电场中上述两性质的综合运用。
本章的内容是电学的基础知识，也是学习以后各章的准备知识。
新课标要求1．掌握库仑定律和电荷守恒定律。
2．了解电场、电场强度及电场线，能进行电场强度的计算，特别是在匀强电场中的计算。
3．掌握电场力做功与电势能的关系，理解电势，能画出等势面。
4．根据做功原理，能够计算两点间的电势差。
5．理解电势差与电场强度的关系，能进行简单计算。
6，了解电容器的构成及常用的电容器，掌握平行板电容器的性质。
7．掌握带电粒子在电场中的加速及偏转，并会对其进行计算。
1.1 电荷及其守恒定律教学目标：（一）知识与技能知道各种起电方法及实质，认识元电荷，掌握电荷守恒定律的内容。
（二）过程与方法结合具体事实理解概念及定律，化抽象为具体。
（三）情感、态度与价值观体会生活中的静电现象，提高抽象思维水平。
培养学生对实验的观察和分析的能力。
教学重点：掌握电荷的基本性质与电荷守恒定律。
教学难点：电荷基本性质与电荷守恒定律的理解及应用。
教学方法：实验归纳法、讲授法教学用具：静电感应演示器、玻璃棒、丝绸，多媒体辅助教学设备教学过程（一）引入新课教师：初中学过自然界有几种电荷，它们间的相互作用如何？电荷的多少用什么表示？学生：自然界只存在两种电荷，同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引。
电荷的多少是用电荷量来表示。
教师：一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷？如何使物体带电？学生：不带电的物体内存在电荷，且存在等量正、负电荷，在物体内中和，对外不显电性。
电荷及其守恒定律课件
整理ppt
4
2．原子的组成 原子由____原_子__核__________和核外电子组成，原子核由带正 电的___质__子____________和不带电的__中__子_____________ 组成，核外的电子带负__电_______________．通常原子内正、 负电荷的数量相同，故整个原子对外表现为电中性．
3．接触起电:不带电的物体与带电的物体接触后会带上电荷, 这种使物体带电的方式叫做___接__触__起__电________，两个完全 相同的物体接触后，会使电荷量_平__分______． [想一想] 2.采用感应起电的方式能否使绝缘体带电？ 提示：不能，绝缘体中几乎没有自由移动的电荷.
整理ppt
整理ppt
6
二、三种起电方式
1．摩擦起电：两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子 往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物 体由于得到电子而带_____负_电_________，失去电子的物体则 带___正__电____________． 2．感应起电 (1)静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸 引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或 远离 _________________带电体，使导体靠近异带种电体的一端带 _______________电荷，远同离种带电体的一端带 _________________电静荷电的感现应象． (2)感应起电：利用________整_理_p_pt__使金属导体带电的过程．7
整理ppt
3
一、电荷的种类及物质的电结构 1．电荷的电性及电荷间作用 (1)电性：自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷． 规定正负电电荷荷：：用用丝毛绸皮摩摩擦擦过过的的____橡__玻__胶__璃__棒__棒_______所_所带带的的电电荷荷. .
高中物理复习提升-第一章静电场知识点总结
第一章 静电场知识点总结 第一讲 电场力的性质一、 电荷及电荷守恒定律1、自然界中只存在两种电荷，一种是正电，即用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；另一种带负电，用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电，毛皮带正电。
电荷间存在着相互作用的引力或斥力。
电荷在它的周围空间形成电场，电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。
电荷的多少叫电荷量，简称电量。
元电荷ｅ＝1.6×10－19C ，所有带电体的电荷量都等于ｅ的整数倍。
２、使物体带电叫做起电。
使物体带电的方法有三种：（１）摩擦起电；（２）接触带电；（３）感应起电。
３、电荷既不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变。
这叫做电荷守恒定律。
二、点电荷如果带电体间的距离比它们的大小大得多，带电体便可看作点电荷。
三、库仑定律１、内容：在真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
２、公式：221r Q Q kF =，Ｆ叫库仑力或静电力，也叫电场力，Ｆ可以是引力，也可以是斥力，Ｋ叫静电力常量，公式中各量均取国际单位制单位时，Ｋ＝9.0×109N ·m 2/C 2３、适用条件：（１）真空中；（２）点电荷。
四、电场强度１、电场：带电体周围存在的一种物质，由电荷激发产生，是电荷间相互作用的介质。
只要电荷存在，在其周围空间就存在电场。
电场具有力的性质和能的性质。
２、电场强度：（１）定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度。
它描述电场的力的性质。
（２）q F E =，取决于电场本身，与ｑ、Ｆ无关，适用于一切电场；2rQK E =，仅适用于点电荷在真空中形成的电场。
（３）方向：规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的受力方向相同。
（４）多个点电荷形成的电场的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和。
赵凯华_电磁学_第三版_第一章_静电场_129_pages
dq
dV
q
P
（点电荷！！）组成，然后利用场强叠加 原理
r
dE
E
q
dE
q
dq 4 0 r
ˆ r 2
dq dV ds dl
体电荷 密度 面电荷 密度 线电荷 密度
dq dl
dq dV
dq ds
电荷密度 一般是位 置的函数
例1
等量异号电荷的电场 电荷之间的距离为 l。
E q 4 0 r ˆ r 2
球对称！！（图示见 下页） r 从源电荷指向场点 场强方向：
两式得
正电荷受力方向
z
F q ˆ r 2 q0 4 0 r
o
j
A
y
球对称！
静电场基本 特性的原因 ！！！
x
问题 如何求 任意 带电体的场强？
方法： 电力叠加原理＋场强定义
2 0
E E E
在可视为电 偶极子时 E
ˆ r
4 r
q
2 0
ˆ r
ˆ ˆ p 3 r p r 3 4 0 r
1
推导：
E 4 r q
2 0
ˆ r
4 r
q
P
ˆ r
2 0
r
r
l
q r r E 3 3 4 0 r r
由图中
q
r
q
矢量关系
平方
2 2
l r r 2
2
l r r 2
l r r r l 4
2 2 2
l r r r l, 4
静电场高中知识点
课标要求第一章电场1．内容标准（1）了解静电现象及其在生活和生产中的应用。
用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象。
（2）知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。
知道两个点电荷间相互作用的规律。
通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。
（3）了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。
理解电场强度。
会用电场线描述电场。
（4）知道电势能、电势，理解电势差。
了解电势差与电场强度的关系。
（5）观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。
举例说明电容器在技术中的应用。
3．总体说明电磁学是物理学中的一个重要板块，不论在哪一个学习阶段，都占有很大的分量。
在高中教材里，安排了从第一到第三共三章内容，时间跨越一个学期。
而且，整个电磁学知识的连贯性很强，各章知识的内在联系非常紧密，没有明显的重点和非重点之分。
电场（或静电场）一章是电磁学的开端。
它力图从最简单的电现象开始，归纳出静电场的基本性质，并对这些知识做一些应用。
本章内容较多，概念性强（尤其是电场能的性质），表面文字和数学规律不算复杂，但要理解它们的内涵至为不易。
静电场是整个电磁学的门户，对恒定电流和电磁感应两章的影响尤其深远，没有扎实铺垫，对今后的学习将造成一定困难。
本章分四个单元：电荷守恒和库仑定律（第1~2节）、关于电场的力的知识（第3节）、关于电场的能的性质（第4~5节）、静电场的相关应用（第6~8节）。
各单元都环环相扣，内在联系很紧。
§1－1 电荷＆库仑定律（2个课时）【教学目的】1、知道摩擦起电的实质2、知道电荷守恒定律和元电荷3、掌握库仑定律的内容、条件，知道静电引力恒量4、会用库仑定律解决一些基本问题【教学重点】库仑定律的理解与掌握【教学难点】物体带电的实质、库仑定律的条件【主要教学环节】归纳表述：我们都知道，物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，而原子是由原子核和电子组成的。
由于原子核和电子分别带正电和负电，这就意味着物质本身就带着等量异号的电荷。
1静电场
i n 或 E
4 0 ri
qi
ri
习题：在点电荷系的电场中，任一点电 场强度等于点电荷系中每一电荷在该点产生的 电强强度矢量和。
若带电体可看作是电荷连续分布的，如图示
把带电体看作是由许多个电荷元组成，然后利 用场强叠加原理。
dq
Q
dV
r
dE
P
三种带电形式：
电荷元： d q 线电荷 面电荷
0 0 0
若 r >> l ql 1 E= 4 ( r 2+ l 2 4 ) 3 2 ε π
0
~ 4ε r3 = 4ε r3 π π
0 0
ql
pe
pe E=4 ε π r3
0
电偶极子 E
1 4
0
r
3
p 3 r pr
电偶极子在电场中所受的力
M = f l sin θ l = q E l sinθ = pe E sinθ
0
2ε a 4ε a π π 无限长均匀带电 λ E = 2 直线的场强： πε a
0 0 0
Ex =0 Ey = E = 2 ×
8
λ
=
λ
习题： 一根很长的绝缘棒，均匀带电（如图）， 单位长度上的电荷量为l 。试求距棒的一端垂直 距离为d 的P点处的电场强度。 + + + + + + + + + +
F
F
pe
答案：（Ｂ）
例： 一电偶极子原来与一均匀电场平行，将它转到与 电场反平行时，外力作功0.1 J。问当此电偶极子与场 强成45°时，作用于它的力偶矩有多大？ 解：
高中物理讲义.必修三.第一章：静电场(知识点总结+习题)
电荷【引入】在生活中我们都有这样的经历：拿梳子梳头，却发现发丝被梳子吸引粘连在一起；干燥的冬天脱下毛衣总会发出“噼啪”的声音。
这些其实都是静电现象，不同物体因为相互摩擦带电，或者说带了电荷。
电荷是“电”的基本单元。
一、电荷（一）两种电荷1.正电荷：丝绸摩擦的玻璃棒2.负电荷：毛皮摩擦的橡胶棒3.电荷量（Q或q）表示电荷的多少。
单位：库伦（C）（二）电荷的基本性质1.同种电荷相排斥，异种电荷相吸引2.带电体也会吸引不带电的轻小物体【例】甲乙两个轻质小球相互吸引，甲球带正电，乙带什么电？（负或不带电）二、三种起电方法（一）摩擦起电1.现象不同物质构成的物体，相互摩擦带电2.原理不同原子核（带正电）对电子（带负电）的束缚能力不同，摩擦时电子从一个物体转移到另一个物体。
【判断正误】摩擦起电创造了电荷（X）3.带电情况摩擦起电的两个物体分别带等量的异种电荷。
【思考】玻璃棒和丝绸摩擦后，丝绸带什么电？（二）接触带电1.现象用带电物体接触导体，会使导体也带电。
2.原理电荷向导体发生了转移3.电荷的分配原则【例】现有两个完全相同的金属球A、B（1）A带1C的正电荷，B不带电，接触后怎么分配？（AB平均分配，最后都带0.5C的正电荷）（2）A带1C的正电荷，B带2C的正电荷，接触后怎么分配？（仍然平均分配，最后都带1.5C的正电荷）（3）A带1C的正电荷，B带2C的负电荷，接触后怎么分配？（先中和，剩余的再平均分配，最后都带0.5C的负电荷）结论：能中和先中和，如果两物体完全一样，最后电荷平均分配。
4.中和等量的电荷相接触后，既不显正电，也不显负电，而是成电中性。
5.应用验电器原理：接触带电，同种电荷相排斥张角越大，带电越多。
【拓展】金属导电原因金属原子核外的最外层电子往往会脱离原子核的束缚，可以自由的穿梭于金属内部，这样的电子叫自由电荷。
并且，自由电荷如果定向移动，就形成了电流（三）感应带电（静电感应）1.现象2.原理（1）金属内部有自由电荷，可以在金属内部自由移动。
电磁学第一章静电场
contents
目录
• 静电场的定义与性质 • 电场与电场线 • 静电场的物理量 • 静电场的规律 • 静电场的实际应用
01
CATALOGUE
静电场的定义与性质
静电场的定义
01
静电场是由静止电荷产生的电场 ，其特点是电荷在电场中受到静 电力作用。
02
静电场是由电荷分布决定的，与 时间无关，是一种稳态的电场。
在电子设备中，静电屏蔽可以防止电磁干扰（EMI）对设备性能的影响，提高设备 的稳定性和可靠性。
在实验室和工业环境中，静电屏蔽可以保护精密仪器和设备免受外部电场的影响， 确保实验结果的准确性和可靠性。
THANKS
感谢观看
性。
静电感应的应用
静电感应是指当一个带电体接近导体 时，导体表面会出现电荷分布的现象 。静电感应在许多领域都有应用。
在印刷电路板制造中，静电感应焊接 技术被用于将电子元件焊接到电路板 上。
在电子显微镜中，利用静电感应原理 可以检测样品表面的电荷分布，从而 获得高分辨率的图像。
静电屏蔽的应用
静电屏蔽是指利用导电材料将电场隔离的措施，以保护电子设备和人员免受电场的 影响。
环路定理
总结词
环路定理描述了电场线沿闭合路径的线积分与该闭合路径所 围成的面积上的电荷量之间的关系。
详细描述
环路定理是静电学中的另一个基本定理，它表明电场强度沿 闭合路径的线积分等于该闭合路径所围成的面积上的电荷量 与真空中的介电常数之比。这个定理表明，电场线在无电荷 的地方不会中断，也不会形成闭合曲线。
衡。
05
CATALOGUE
静电场的实际应用
电容器
电容器是静电场中最重要的实际 应用之一。它由两个平行且相对 的导体（通常为金属箔或板）构
第一章静电场
第一章静电场1、1电荷及其守恒定律一、电荷1.物体磁铁：物理具备迎合不磁铁轻小物体的性质，我们就说道它具有电荷。
2.两种电荷（美国科学家富兰克林命名）：（1）正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷（用正数表示）。
（2）负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷称为负电荷（用负电荷表示）。
二、物质的组成物质→分子→原子→原子核（质子与中子）电子自由电子：在金属中离原子核最远的电子往往脱离原子核的束缚而在金属中自由移动，这样的电子叫作自由电子。
三、起电方式1.摩擦起电（1）原因：相同物质的原子核束缚电子的本领相同。
（2）本质：电子从一个物体转移到另一个物体上，得到电子的物体带负电，失回去电子的物体拎正电。
（3）规律：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。
（4）对象：绝缘体之间。
2.感应起电（1）静电感应现象：把电荷紧邻不磁铁的导体时，可以并使导体磁铁的现象，表示为静电感应现象。
（2）感应器起至电：利用静电感应并使物体磁铁叫作感应器起至电。
（3）原因：带电体对导体中的自由电子迎合或排挤导致。
（4）本质：电荷从物体的一部分转移到另一部分，电荷的总量不变。
（5）规律：近端带异种电荷，远端带同种电荷（近异远同）。
（6）对象：导体与带电体之间。
3.接触起电（1）碰触起至电：带电体和不磁铁导体碰触，总会存有一部分电荷从带电体跑到不带电导体上去，使它变成带电体，这种方法叫接触起电。
（2）本质：电荷从一个物体迁移至另一个物体上，电荷总量维持不变。
（3）电荷分配原则（完全相同的金属体）:a、一带一不带或都带同种平均分配；3.电荷间的相互作用（力）：同种电荷互相排斥，异种电荷互相迎合。
b、一带正另一带负先正负电荷中和再平均分配。
（4）对象:导体与带电体之间。
四、电荷守恒定律：内容：电荷既不能radioactive，也不能消失，它就可以从一个物体迁移至另一个物体或者物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变。
静电场
第一章静电场一、电荷及其守恒定律1、电荷（1）物质的电结构：原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕原子核高速旋转。
原子核的正电荷数=核外电子数金属原子中离原子核较远的电子，往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做自由电子，失去电子的原子成了带正电的离子。
（2）三种起电方式①摩擦起电：两个不同的绝缘物体摩擦，引起物体之间电子转移，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。
②接触起电：不带电的物体与带电的物体接触后会带上电荷。
③感应起电：把带电体移近不带电的导体，可以使靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应，利用静电感应使物体带荷，则先中和后平分。
2、电荷守恒定律电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。
现代也叙述为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
（书中黑体字部分原话）3、元电荷（1）电荷的基本概念：电荷的多少叫电荷量，在国际单位制中，它的单位是库仑，简称库，用C表示。
（2）元电荷：电子所带的电荷量是最小的电荷量，为e=1.60×10-19 C。
这就说明电荷量不能是任意值，只能是e的整数倍。
（3）比荷：电子电荷量e与电子质量m e之比，e/m e=1.76×1011C二、库仑定律1、点电荷点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，相当于力学中质点。
2、库仑定律（1）内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
（2）公式：，k是比例系数，叫做静电力常量，（3）库仑定律的适用条件：真空中两个静止的点电荷之间。
3、库仑力的力学问题（1）库仑力也符合力学的受力分析（2）三个点电荷的受力平衡问题（口诀）：两同夹一异，两大夹一小。
（3）两个点电荷之间的作用力是相互作用力（等大、反向、共线）三、电场强度1、电场（1）概念：电荷的周围存在着一种特殊的物质，我们把这种看不见、摸不着的物质叫做电场。
第一章 静电场 电场力的性质
第一章 静电场考点一 电场力的性质笔记整理：一、电荷及其守恒定律 1．电荷及其相互作用（1）自然界的电荷分为正电荷、负电荷两种。
（2）同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
2．起电的三种方式3．元电荷电荷的多少叫做电荷量，把电子所带的电荷量的大小叫元电荷，用e 表示。
所有带电体的电荷量等于e 的整数倍，电荷量是不能连续变化的物理量，e =1.60×10-19C 。
比荷（荷质比）：粒子的带电量与质量的比值。
电子的比荷：111076.1/⨯=e m e C/kg二、库仑定律 1．库仑定律真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，作用力的方向在它们的连线上。
221rq q kF = 静电力常量：9100.9⨯=k N·m 2/C 2 （1）库仑定律适用于真空中，也可近似地用于空气中。
（2）点电荷：当带电体本身大小、形状及电荷分布对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体就可以看做是点电荷。
它是一个理想模型，实际上是不存在的。
（3）任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的。
任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律，可用矢量求和法求合力。
（4）库仑扭秤实验（法国）2．万有引力与库仑力的关系（1）形式相似 221r m m GF =，221r q q k F =。
摩擦起电接触起电感应起电电荷（电子）发生转移本质−−→−（2）计算可知，电子和质子间的万有引力要比静电引力小的多（39101.2⨯=引库F F ），因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，可忽略不计。
三、电场 电场强度 1．电场电荷之间的相互作用通过电场来实现，电荷的周围都存在电场，电场是物质的一种存在形式。
电场不同于生活中常见的物质，其不由分子原子组成，看不见摸不着，无法称量，但可以叠加，是客观存在的，具有物质的基本属性——能量.基本性质：①引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样.②电场能使引入其中的导体产生静电感应现象.③当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量.2．电场强度(E )（1）试探电荷和场源电荷：检验电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后对原电场强度无影响（2）电场强度：电场中某一点的电荷受到的电场力F 跟它的电荷量q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强．用E 表示。
第一章静电场 知识总结(人教版高中物理选修3-1 )
第一章静电场知识总结一、静电场的的基本原理和规律：1. 电荷守恒定律：(1)两种电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电(2)电荷守恒定律：电荷不能创造也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体上，或从物体部分转到另一部分。
2. 库仑定律：(1)内容：在真空或空气中两个点电荷间的相互作用力跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式：(K=9×109N.m2/c2)理解说明：A．条件：真空或空气中；点电荷B．两个小球相互接触先中和电荷再等分电量.C．库仑不是基本单位；满足牛三定律. D．K叫静电引力恒量，是通过库仑扭秤测出来的２. 场的叠加原理：(1)场强的叠加：多电荷共同激发的电场某点的场强等于每个电荷各在该点激发电场场强的矢量和．(2)电势的叠加：多电荷共同激发的电场某点的电势等于每个电荷各在该点激发电场电势的代数和．二、描述静电场的物理量：1.场强：(1)定义：场中某点场强的大小定义为检验电荷q在该点所受的电场力F与电量q的比值；电场强度的方向与正电荷的受力方向相同.(2)理解说明：E是描述电场强弱和方向的物理量，它的大小和方向只由场本身的性质所决定，与检验电荷的性质及是否存在无关；电荷所受电场力的性质由场的性质与电荷的性质共同决定．(３).电场强度的计算公式：(a)定义式： E=F/q (适用于任何电场)(b) 点电荷场强公式：E=2rQ k (Q 是场源电荷的电量；r 是场点到源点间的距离.) (c) 匀强电场的场强公式： E=U/d (d 是两点的连线在电场线方向的投影)2.电势：(1)场力做功的特点： 重力、 分子力 、电场力做功与路径无关； 由功是能量转化的量度可知力做了多少正功，物体的势能就减少多少；力做了多少负功，物体的势能就增加多少。
(2)电荷q 在电场中A 点的电势能：电荷在场A 点的电势能定义：把电荷从A 点移到零势能点电场力所做的功Ao PA W E =；PA A E q ϕ=。
第一章静电场的基本规律
第⼀章静电场的基本规律第⼀章静电场的基本规律本章⾸先介绍了电荷的基本概念，从实验事实出发，给出了库仑定律和叠加原理；从库仑定律和叠加原理出发，引⼊电场强度定义，证明了静电场的两个基本定理——⾼斯定理和环路定理；举例说明了场强和电势的计算⽅法。
本章的基本要求是：1、掌握点电荷、电场强度、电通量、电势等基本概念。
2、正确理解：两个定律：（电荷守恒定律，库仑定律）；两个定理：（⾼斯定理，环路定理）；两个叠加原理：（电场强度叠加原理，电势叠加原理）。
3、掌握场强的三中计算⽅法：叠加法，⾼斯定理法，电势梯度法。
电势的两种计算⽅法：场强积分法，电势叠加法§1 静电的基本现象和基本规律⼀、两种电荷早在公元前六百年，⼈们就发现⽤⽑⽪磨擦过的琥珀能够吸引⽻⽑，纸⽚等轻⼩物体。
后来发现，⽤⽑⽪或丝绸磨擦后的玻璃棒、⽕漆棒、硬橡胶棒等都能吸引轻⼩物体，这表明经磨擦后的棒下⼊了⼀种特别的状态，将处于这种状态的物体叫带电体，并说它们带有电荷，英⽂中el ect ric ity(电)就是从希腊字ele ctr on(琥珀)⽽来。
1、电荷的种类：电荷有两种，同种电荷相斥，异种电荷相吸。
美国物理学家富兰克林（Be nja min F ran kli n 1706-1790）⾸先以正电荷、负电荷的名称来区分两种电荷，这种命名法⼀直延续到现在。
⾃然界中的电荷只有两种，⼀种与丝绸磨擦过的玻璃棒的电荷相同，叫正电荷；另⼀种与⽑⽪磨擦过的⽕漆棒的电荷相同，叫负电荷。
现在我们知道在原⼦内部质⼦带正电荷，电⼦带负电荷，中⼦不带电，由于正负电荷电量相等，所以整个原⼦对外不显电性。
2、电荷的检验、验电器利⽤同性相斥的现象可制成验电器，它可检验物体是否带电。
3、电荷间的作⽤：同性电荷相排斥，异性电荷相吸引。
4、物体按导电性的分类，电荷的传递由⽇常⽣活，我们知道，并⾮所有物体都允许电荷通过。
允许电荷通过的物体叫导体。
不允许电荷通过的物体叫电绝缘体（或电介质）。
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第一章静电场1、电荷及其守恒定律教学三维目标（一）知识与技能1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．（二）过程与方法1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。
（三）情感态度与价值观通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。
教学过程：（一）引入新课：新的知识内容，新的学习起点．本章将学习静电学．将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。
【板书】第一章静电场复习初中知识：【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电．【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．【板书】自然界中的两种电荷正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示．电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．（二）进行新课：第1节、电荷及其守恒定律【板书】电荷（1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。
（2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同．实质：电子的转移． 结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷．（3）金属导体模型也是一个物理模型P 3用静电感应的方法也可以使物体带电．【演示】：把带正电荷的球C 移近彼此接触的异体A ，B(参见课本图1.1－1)．可以看到A ，B 上的金属箔都张开了，表示A ，B 都带上了电荷．如果先把C 移走，A 和B 上的金属箔就会闭合．如果先把A 和B 分开，然后移开C ，可以看到A 和B 仍带有电荷；如果再让A 和B 接触，他们就不再带电．这说明A 和B 分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和．【板书】（4）、静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。
利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．提出问题：静电感应的原因？带领学生分析物质的微观分子结构，分析起电的本质原因：把带电的球C 移近金属导体A 和B 时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A 和B 带上了等量的异种电荷．感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到另一部分。
得出电荷守恒定律．【板书】2、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分． 另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。
○引导学生分析问题与练习33．元电荷电荷的多少叫做电荷量．符号：Q 或q 单位：库仑 符号：C元电荷:电子所带的电荷量，用e 表示. 注意：所有带电体的电荷量或者等于e ，或者等于e 的整数倍。
就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。
电荷量e 的值：e =1.60×10-19C比荷：电子的电荷量e 和电子的质量m e 的比值,为111076.1⨯=em e C/㎏ 【小结】对本节内容做简要的小结●巩固练习1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是：[ ]A ．元电荷就是电子B ．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量C ．元电荷就是质子D ．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍2．5个元电荷的电量是________， 16 C 电量等于________元电荷．3．关于点电荷的说法，正确的是：[ ]A ．只有体积很小的带电体才能看成点电荷B ．体积很大的带电体一定不能看成点电荷C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷D．一切带电体都可以看成点电荷●作业1．复习本节课文．2．思考与讨论：引导学生完成课本P5问题与练习1-4说明：1、两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识，这些在初中都已经讲过，本节重点是讲述静电感应现象．要做好演示实验，使学生清楚地知道什么是静电感应现象．在此基础上，使学生知道，感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分．本节只说明静电感应现象。
2．在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律．3．要求学生知道元电荷的概念，而密立根实验作为专题，有条件的学校可以组织学生选学．教后记：1、学生对三种起电方式展开了激烈的讨论，还例举了生活中的静电现象。
2、对点电荷、元电荷、质子电量、电子电量之间关系下节课还要复习。
2、库仑定律教学三维目标（一）知识与技能1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量．2．会用库仑定律的公式进行有关的计算．3．知道库仑扭秤的实验原理．（二）过程与方法通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律（三）情感态度与价值观培养学生的观察和探索能力重点：掌握库仑定律难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算教学过程：（一）复习上课时相关知识（二）新课教学【板书】----第2节、库仑定律提出问题：电荷之间的相互作用力跟什么因素有关？【演示】：带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向．使同学通过观察分析出结论(参见课本图1.2－1)．【板书】：1、影响两电荷之间相互作用力的因素：1．距离．2．电量．2、库仑定律内容表述：力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比．作用力的方向在两个点电荷的连线上公式：221 r qqkF静电力常量k = 9.0×109N·m2/C2适用条件：真空中，点电荷——理想化模型【介绍】：（1）．关于“点电荷”，应让学生理解这是相对而言的，只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷．严格地说点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的．这里可以引导学生回顾力学中的质点的概念．容易出现的错误是：只要体积小就能当点电荷，这一点在教学中应结合实例予以纠正．（2）．要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空，也可近似地用于气体介质，对其它介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释，只能简单地指出：为了排除其他介质的影响，将实验和定律约束在真空的条件下．扩展：任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的．任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律．用矢量求和法求合力．利用微积分计算得：带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷．静电力同样具有力的共性，遵循牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则．【板书】：3、库仑扭秤实验（1785年，法国物理学家．库仑）【演示】：库仑扭秤(模型或挂图)介绍：物理简史及库仑的实验技巧．实验技巧：（1）．小量放大．（2）．电量的确定．【例题1】：试比较电子和质子间的静电引力和万有引力．已知电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg．电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C．分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解．解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是FQrFmrFFQGm mF F 122222122121 21919113127160160910167=kQ=Gm=kQ=9.01010106.67101010=2.310 111939，，·×××××××××××....-----可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，这是相同之处；它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力．其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不计．【例题2】：详见课本P9【小结】对本节内容做简要的小结（三）巩固练习复习本节课文及阅读科学漫步引导学生完成问题与练习，练习1、2、4，作业纸。
参考题1．真空中有两个相同的带电金属小球A和B，相距为r，带电量分别为q和2q，它们之间相互作用力的大小为F．有一个不带电的金属球C，大小跟A、B相同，当C跟A、B小球各接触一次后拿开，再将A、B间距离变为2r，那么A、B间的作用力的大小可为：[ ]A．3F/64 B．0 C．3F/82 D．3F/162．如图14－1所示，A、B、C三点在一条直线上，各点都有一个点电荷，它们所带电量相等．A、B两处为正电荷，C处为负电荷，且BC=2AB．那么A、B、C三个点电荷所受库仑力的大小之比为________．3．真空中有两个点电荷，分别带电q1=5×10-3C，q2=－2×10-2C，它们相距15cm，现引入第三个点电荷，它应带电量为________，放在________位置才能使三个点电荷都处于静止状态．4．把一电荷Q分为电量为q和(Q－q)的两部分，使它们相距一定距离，若想使它们有最大的斥力，则q和Q的关系是________．说明：1．点电荷是一种理想化的物理模型，这一点应该使学生有明确的认识．2．通过本书的例题，应该使学生明确地知道，在研究微观带电粒子的相互作用时为什么可以忽略万有引力不计．3．在用库仑定律进行计算时，要用电荷量的绝对值代入公式进行计算，然后根据是同种电荷，还是异种电荷来判断电荷间的相互作用是引力还是斥力．4．库仑扭秤的实验原理是选学内容，但考虑到库仑定律是基本物理定律，库仑扭秤的实验对检验库仑定律具有重要意义，所以希望教师介绍给学生，可利用模型或挂图来介绍．教后记：1、学生对点电荷的认识不够明确，没有判断意识。
2、对库仑扭秤的实验很感兴趣，还能在生活中寻找将微小形变放大的例子。